7xxx, 5xxx, 2xxx цувралын хөнгөн цагааны хайлш дээр газрын ховор элемент (ХЭБ) нэмсэн талаар өргөн хүрээтэй судалгаа хийж, мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлжээ. Ялангуяа 7xxx цувралын хөнгөн цагааны хайлш нь олон хайлшийн элементүүдийг агуулсан байдаг нь хайлах болон цутгах явцад ихээхэн ялгаралттай байдаг нь ихээхэн хэмжээний эвтектик фаз үүсэхэд хүргэдэг. Энэ нь хатуулаг, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг бууруулж, хайлшийн ерөнхий гүйцэтгэлийг алдагдуулдаг. Газрын ховор элементийг өндөр хайлштай хөнгөн цагааны хайлш руу оруулах нь үр тариаг боловсронгуй болгож, тусгаарлалтыг дарангуйлж, матрицыг цэвэршүүлж, улмаар бичил бүтэц, ерөнхий шинж чанарыг сайжруулдаг.
Сүүлийн үед нэг төрлийн суперпластик үр тариа цэвэршүүлэгч олны анхаарлыг татаж байна. Эдгээр боловсруулах үйлдвэрүүд үр тариа, дэд үр тарианы хил хязгаарыг сулруулахын тулд La, Ce зэрэг газрын ховор элементийг ашигладаг. Энэ нь үр тариаг цэвэршүүлэхээс гадна тунадасны жигд тархалтыг дэмжиж, дахин талстжилтыг дарангуйлж, хайлшийн уян хатан чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулж, эцсийн дүндээ шахах процессын бүтээмжийг нэмэгдүүлдэг.
7xxx цувралын хөнгөн цагааны хайлшуудад газрын ховор элементийг ерөнхийдөө гурван аргаар нэмдэг.
1. Зөвхөн газрын ховор элемент;
2.Zr болон газрын ховор элементийн хослол;
3. Zr, Cr, газрын ховор элементийн нэгдэл.
Газрын ховор элементийн нийт агууламжийг ихэвчлэн жингийн 0.1-0.5% -д хянадаг.
Газрын ховор элементийн механизм
La, Ce, Sc, Er, Gd, Y зэрэг газрын ховор элементүүд нь хөнгөн цагааны хайлшийг янз бүрийн механизмаар бүрдүүлдэг.
Тариа боловсронгуй болгох: Газрын ховор элемент нь жигд тархсан тунадас үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь нэг төрлийн бус цөм үүсэх цэг болж, дендрит бүтцийг тэнцүү тэнхлэгтэй нарийн ширхэгт болгон хувиргаж, бат бөх, уян хатан чанарыг сайжруулдаг.
Ялгалтыг дарах: Хайлах, хатуурах явцад газрын ховор элемент нь элементийн жигд тархалтыг дэмжиж, эвтектик үүсэхийг багасгаж, матрицын нягтыг нэмэгдүүлдэг.
Матрицын цэвэршүүлэх: Y, La, Ce нь хайлмал дахь хольцтой (O, H, N, S) урвалд орж тогтвортой нэгдлүүд үүсгэж, хийн агууламж, орцыг бууруулж, хайлшийн чанарыг сайжруулдаг.
Дахин талстжих зан үйлийн өөрчлөлт: Зарим газрын ховор элемент нь үр тариа болон дэд ширхэгийн хил хязгаарыг тогтоож, мултрах хөдөлгөөн болон үр тарианы хилийн шилжилтийг саатуулдаг. Энэ нь дахин талстжилтыг удаашруулж, дулааны боловсруулалтын явцад нарийн ширхэгтэй бүтцийг хадгалж, хүч чадал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг.
Газрын ховор элемент ба тэдгээрийн нөлөө
Скандиум (Sc)
Sc нь газрын ховор элементүүдээс хамгийн бага атомын радиустай бөгөөд шилжилтийн металл юм. Энэ нь гажигтай хөнгөн цагааны хайлшийн шинж чанарыг сайжруулахад өндөр үр дүнтэй байдаг.
Хөнгөн цагааны хайлш дээр Sc нь когерент Al₃Sc хэлбэрээр тунадасж, дахин талстжих температурыг нэмэгдүүлж, ширхэгийн бүдүүн байдлыг дарангуйлдаг.
Zr-тэй нийлсэнээр өндөр температурт тогтвортой Al₃(Sc,Zr) тоосонцор үүсч, ижил тэнхлэгт нарийн ширхэгтэй хэсгүүдийг бий болгож, мултрах хөдөлгөөн болон үр тарианы хилийн шилжилтийг саатуулдаг. Энэ нь хүч чадал, ядрах эсэргүүцэл, стресс-зэврэлтийн гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.
Хэт их Sc нь том ширхэгтэй Al₃(Sc,Zr) хэсгүүдэд хүргэж, дахин талстжих чадвар, хүч чадал, уян хатан чанарыг бууруулдаг.
Эрбиум (Эр)
Er нь Sc-тэй төстэй боловч илүү хэмнэлттэй байдаг.
7xxx цувралын хайлшуудад тохирох Эр нэмэлтүүд нь үр тариаг сайжруулж, мултрах хөдөлгөөн болон ширхэгийн хилийн шилжилтийг саатуулж, дахин талстжилтыг дарангуйлж, бат бөх чанарыг сайжруулдаг.
Zr-тай хамт нэмбэл Al₃(Er,Zr) бөөмс үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь дан Al₃E-ээс илүү дулааны хувьд тогтвортой бөгөөд дахин талстжилтыг илүү сайн дардаг.
Хэт их Эр нь Al₈Cu₄Er фазуудыг үүсгэж, бат бөх, уян хатан чанарыг хоёуланг нь бууруулдаг.
Гадолиниум (Gd)
Дунд зэргийн Gd нэмэлтүүд нь үр тариаг сайжруулж, бат бөх, уян хатан чанарыг нэмэгдүүлж, матриц дахь Zn, Mg, Cu-ийн уусах чадварыг сайжруулдаг.
Үүссэн Al₃(Gd,Zr) фаз нь мултрал болон дэд ширхэгийн хил хязгаарыг тогтоон дахин талстжилтыг дарангуйлдаг. Үр тарианы гадаргуу дээр идэвхтэй хальс үүсч, үр тарианы өсөлтийг хязгаарладаг.
Хэт их Gd нь үр тариа томорч, механик шинж чанар муудаж болно.
Лантан (Ла), Церий (Се), Итриум (Y)
Ла үр тариаг боловсронгуй болгож, хүчилтөрөгчийн агууламжийг бууруулж, өсөлтийг саатуулахын тулд үр тарианы гадаргуу дээр идэвхтэй хальс үүсгэдэг.
La, Ce нь GP бүс ба η′ фазын хур тунадасыг дэмжиж, матрицын бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг.
Y нь матрицыг цэвэрлэж, үндсэн хайлшийн элементүүдийг хатуу уусмалд уусгахад саад болж, бөөмжилтийг дэмжиж, үр тарианы хил ба дотоод хоорондын боломжит ялгааг багасгаж, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Хэт их La, Ce, эсвэл Y нь бүдүүн блоктой нэгдлүүдийг үүсгэж, уян хатан чанар, бат бөх чанарыг бууруулдаг.
Хөнгөн цагаан дахь газрын ховор элементийн шинж чанар, тэдгээрийн шинж чанар
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 21-ний хооронд
